上海某艺术学院新办公楼结构设计

上海某艺术学院新办公楼结构设计

张博宇

身份证号码： 450204199105221418

摘要：建筑结构的层高、用途、所在区域的土壤承载力、荷载计算、内力分析将直接决定该建筑的结构方案、梁板柱的截面选择、结构布置、材料强度。如何选择合适的梁柱截面、材料强度、基础形式，才能确保该建筑安全并且成本较为低廉，是我们所关心的课题。本文以上海某艺术学院的新办公楼为例，该办公楼规划为地上四层混凝土框架结构，高度17.5米，简要介绍该办公楼的结构选型、梁板柱截面设计、荷载计算、侧移验算。

关键词：截面设计；荷载计算；侧移验算；

第一章 建筑设计

1.1 设计依据

（1）任务书

（2）建筑设计及构造设计手册，图集等；

（3）办公建筑设计规范

（4）建筑制图标准及建筑设计规范；

（5）民用建筑防火规范

1.2 建筑设计

1.2.1 工程概况

建设项目名称：上海大学艺术学院新办公楼。

本工程建筑功能为办公，使用年限为50年。总建筑高度为17.5m，总建筑面积约为2100m²。屋面为不上人坡屋面，为4层混凝土框架结构。

1.2.2 平面设计

总建筑面积约为2100m²，按一字形布置，长为34m，宽为15.4m。平面形式简洁大方，布置合理，功能分区明确。如图。

1.2.3 具体建筑方案

由于本课题为艺术学院办公楼，故建筑结构布局应设置门厅、办公室、开水间、会议室、多功能厅、设计室、成果展览室、休息室、卫生间以及设备室。整栋楼设两套双跑楼梯。主体结构选用框架结构，共4层。

第二章 结构设计

2.1 设计依据

2.1.1 气象条件

基本风压为 =0.55kΝ/m^2；全年主导风向---冬季为东北风，夏季为南风；

气温：夏季室外计算温度 ；冬季室外计算温度 。

2.1.2 工程地质条件

建筑物所在场地地势平坦，为II 类场地，地层由粉质粘土组成。地基承载力标准值为： 。

2.1.3 其他

1. 本工程的混凝土结构的环境类别：室内正常环境为一类，室内潮湿、露天及与水土直接接触部分为二类a。

2. 建筑抗震设防类别为乙类,所在地区的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度0.1g，场地类别II 类,框架抗震等级三级。

3. 50年一遇的基本风压: 0.55kN/m，地面粗糙度为B 类,风载体型系数为1.3。

4.楼面和屋面活荷载：按<< 建筑结构荷载规范>>GB50009-2012取值。楼面：2.0kN/m²；楼梯：2.5kN/m²；不上人屋面：0.5kN/m²。

2.2 结构方案的确定

2.2.1 结构选型

主体结构选用框架结构，地上共四层。基础形式采用柱下独立基础。

2.2.2 主要材料

1. 钢筋、钢板、焊条

1）HPB300；

2）HRB335；

3）E43xx焊条，用于焊接HPB300 钢筋及Q235 钢板；

4）E50xx焊条，用于焊接HRB335 钢筋；

2. 混凝土强度等级：基础垫层C10，主体框架结构及基础为C30。

3. 砌筑材料：±0.000 以下砖为240 厚Mu10 等级混凝土空心砖，水泥砂浆等级为M10。±0.000 以上外墙砖为240 厚Mu10 等级普通砖，混合砂浆等级为M5。

2.2.3梁、板、柱截面设计

(1) 框架梁（KL）

最大跨度L=8400mm

，取h=800mm;

, 取b=300mm;

即横梁尺寸为300mm×800mm

框纵梁（KZL）

最大跨度L=7800mm

，取h=700mm;

，取b=300;

即框纵梁尺寸为300×700mm

次梁（CL）

最大跨度L=8400mm

, 取h=600mm;

, 取b=250mm;

(2) 板：取板短跨的 。取板厚120mm，混凝土C30，钢筋HPB300

(3) 柱

取柱截面尺寸为 800×800mm。

2.2.4基础形式

基础形式采用柱下独立基础。基础用C30混凝土，垫层用C10混凝土。

2.3 荷载计算

2.3.1竖向荷载计算

1、恒载计算

永久荷载标准值

坡屋面（不上人）

石棉板瓦0.18kN/ ，20厚1:3水泥砂浆0.02×20=0.4 KN/ ，4mm厚SBS改性沥青卷材防水层0.004×0.05=0.0002 KN/ ，1.5厚聚合物水性防水涂料 1.5 KN/

，20厚1:3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4 KN/ ，100厚发泡聚苯乙烯板保温层0.1×18=0.18kN/ ，刷聚氨脂防水涂料粘结层（兼隔气层） 1.2 KN/ ，20厚1：3水泥沙浆找平层0.02×20=0.4 KN/ ，钢筋混凝土屋面板0.12×25=3.0 KN/ ，20mm厚石灰砂浆板底抹灰 0.02×17=0.34 KN/ ，合计5.92 KN/ ，乘以系数 =6.53 KN/ ，计算取7KN/ 。

楼面及走廊

30mm厚水磨石地面0.65KN/ ，120mm厚现浇混凝土板 0.12×25=3.0 KN/ ，20mm厚石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34 KN/ ，合计3.99 KN/ ， 。

卫生间

10mm厚花岗岩砖面层0.01×28=0.28 KN/ ，1：4干硬性水泥砂浆0.025×20 =0.5kN/ ，基层处理剂一遍0.05KN/ ，C20混凝土0.5％找坡0.02×25= 0.5KN/ ，1：2.5水泥砂浆找平0.02× 20 =0.4 KN/ ，1.5厚防水涂料0.2 KN/ ，钢筋混凝土楼板0.12× 25 =3 KN/ ，板底20厚粉刷抹平0.02× 17 =0.34 KN/ ，合计5.27 KN/ ， 。

窗、墙荷载：

外墙采用200厚Mu10混凝土空心砌块，20厚M5混合砂浆砌筑，内墙面抹灰：8×0.2+20×0.02+20×0.15＝5 KN/㎡，内墙采用200厚双面抹灰板条隔墙： 1.0 KN/㎡，装饰木门：0.25 KN/㎡，塑钢窗：0.2 KN/㎡。

2、活载计算

屋面： ，

，

其他楼面： ，

，

2.2.3水平荷载计算

1．风荷载

基本风压： =0.55 kN/m² 地面粗糙度属C类，风振体型系数： ，由于结构高度

经计算，4层受到风荷载为8.51KN，3层受到风荷载为6.86KN，2层受到风荷载为6.86KN，1层受到风荷载为8.57KN。

2.水平地震作用

（1）．计算重力代表值 ：

顶层 ：屋面 ；柱 ；框架梁： ，

墙1771.55KN；门窗33.21kN，扣除门洞窗洞1151.68KN，0.5活载（连雪载）：0.5×0.5×523.9× ＝144.5 kN。总计： =7405.48 kN。

以此类推：3层 =6306.99kN；2层G₂=6328.16KN；1层G₁=6861.73KN；

（2）．计算结构自振周期

确定梁、柱线刚度：

其它柱子以此类推，最终算出4层柱子D值总和100020.32，3层柱子D值总和152757.2，2层柱子D值总和152757.2，1层柱子D值总和169908.14。

根据《JGJ3-2002》式（B.0.2）： ，由地质报告可知，该建筑场地的场地类别为三类，查抗震规范， s，该建筑的地震基本烈度为7度，查《JGJ3-2010》得水平地震影响系数最大值 ，总重力荷载代表值

。

经计算，4层受到地震作用为802.35KN，3层受到地震作用为485.35KN，2层受到地震作用为333.2KN，1层受到地震作用为208.44KN。

2.4侧移验算

2.4.1风荷载作用下侧移验算

层剪力÷侧移刚度D，求得4层水平位移0.00008m，3层水平位移0.0001m，2层水平位移0.00014m，1层水平位移0.00018m。 ,满足要求。

2.4.2水平地震作用侧移验算

水平位移÷层高，求得4层地震侧移0.0002m，3层地震侧移0.00026m，2层地震侧移0.00032m，1层地震侧移0.00026m。 ，满足要求。

参考文献：

[1].叶志明，姚文娟.房屋建筑及结构设计[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2].中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3].中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

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